iOS - GCD单例、栅栏、信号量

1.单例

static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
    NSLog(@"单例应用");
});

平常我们会用到上面的代码来创建单例。

单例的特点是单例只执行一次

那他底层是如何处理的，让他只执行一次？且他的block哪时候调用的？

带着这个问题，进入单例的底层来看看。

• dispatch_once底层是dispatch_once_f实现的

  • 参数1：onceToken是一个静态变量，具有唯一性
  • 参数2：block

void
dispatch_once(dispatch_once_t *val, dispatch_block_t block)
{
    dispatch_once_f(val, block, _dispatch_Block_invoke(block));
}

• 进入dispatch_once_f源码

内部处理

• 将val（就是外部的onceToken） 转换为dispatch_once_gate_t类型l

• os_atomic_load获取任务标识符v

  • if (likely(v == DLOCK_ONCE_DONE))，任务已执行，return

    • 如果加锁失败了，则走到_dispatch_once_mark_done_if_quiesced函数，再次进行存储，将标识符置为DLOCK_ONCE_DONE

  • else通过_dispatch_once_gate_tryenter解锁，然后_dispatch_once_callout执行block回调

• 若此时有任务进入，则进入等待_dispatch_once_wait

DISPATCH_NOINLINE
void
dispatch_once_f(dispatch_once_t *val, void *ctxt, dispatch_function_t func)
{
    dispatch_once_gate_t l = (dispatch_once_gate_t)val;

#if !DISPATCH_ONCE_INLINE_FASTPATH || DISPATCH_ONCE_USE_QUIESCENT_COUNTER
    uintptr_t v = os_atomic_load(&l->dgo_once, acquire);//load
    if (likely(v == DLOCK_ONCE_DONE)) {//已经执行过了，直接返回
        return;
    }
#if DISPATCH_ONCE_USE_QUIESCENT_COUNTER
    if (likely(DISPATCH_ONCE_IS_GEN(v))) {
        return _dispatch_once_mark_done_if_quiesced(l, v);
    }
#endif
#endif
    if (_dispatch_once_gate_tryenter(l)) {//尝试进入
        return _dispatch_once_callout(l, ctxt, func);
    }
    return _dispatch_once_wait(l);//无限次等待
}

单例总结：

• 单例只执行一次：dispatch_once 的参数onceToken，onceToken是静态变量，具有唯一性，在底层被封装成了dispatch_once_gate_t类型的变量l，l主要是用来获取底层原子封装性的关联，即变量v，通过v来查询任务的状态，如果此时v等于DLOCK_ONCE_DONE，说明任务已经处理过一次了，直接return

• block调用时机：如果此时任务没有执行过，则会在底层通过C++函数的比较，将任务进行加锁，即任务状态置为DLOCK_ONCE_UNLOCK，目的是为了保证当前任务执行的唯一性，防止在其他地方有多次定义。加锁之后进行block回调函数的执行，执行完成后，将当前任务解锁，将当前的任务状态置为DLOCK_ONCE_DONE，在下次进来时，就不会在执行
  流程图来自Style_月月
  

2.栅栏函数

栅栏函数的主要作用：控制队列的执行顺序(但只能控制同一并发队列的顺序)

栅栏函数主要有：

• 同步栅栏dispatch_barrier_sync（会阻塞线程）

• 异步栅栏dispatch_barrier_async（不阻塞线程，只阻塞队列，必须是自定义的并发队列）

通俗的讲就是栅栏在两个执行语句中间，隔开

在使用栅栏函数时.使用自定义队列才有意义,如果用的是串行队列或者系统提供的全局并发队列,这个栅栏函数的作用等同于一个同步函数的作用，没有任何意义

3.信号量

信号量的作用一般是用来使任务同步执行，类似于互斥锁，用户可以根据需要控制GCD最大并发数，一般是这样使用的

• dispatch_semaphore_create创建信号量
• dispatch_semaphore_wait上锁
• dispatch_semaphore_signal解锁

//信号量
dispatch_semaphore_t sem = dispatch_semaphore_create(1);

dispatch_semaphore_wait(sem, DISPATCH_TIME_FOREVER);
dispatch_semaphore_signal(sem);

信号量：其实是可以在不同队列中使用同一个信号量的，
也可以让异步并行队列按顺序执行。

4.调度组

调度组的最直接作用是控制任务执行顺序

常规使用方法：

dispatch_group_create 创建组 
dispatch_group_async 进组任务 
dispatch_group_notify 进组任务执行完毕通知 dispatch_group_wait 进组任务执行等待时间

//进组和出组一般是成对使用的
dispatch_group_enter 进组 
dispatch_group_leave 出组

dispatch_group_enter 进组 ,dispatch_group_leave 出组是成对出现的，否则dispatch_group_notify 不调用，

dispatch_group_async 等同于enter - leave，其底层的实现就是enter-leave

dispatch_group_async :

但如果group的block内部有其他异步并行队列就不会等待了，会直接执行dispatch_group_notify

而dispatch_group_enter、和dispatch_group_leave则不会有这个问题